本文關(guān)鍵詞：梅花形縱向折流板換熱器流動(dòng)和換熱特性數(shù)值模擬分析

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【摘要】：本文針對(duì)弓形折流板換熱器存在的流動(dòng)和傳熱死區(qū)面積大、殼程壓損高等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種縱流式換熱器—梅花形縱向折流板換熱器,利用CFX對(duì)弓形折流板換熱器和梅花形縱向折流板換熱器殼程的流動(dòng)和換熱過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算。在對(duì)比模擬的基礎(chǔ)上對(duì)不同殼程結(jié)構(gòu)參數(shù)下梅花形縱向折流板換熱器的性能進(jìn)行數(shù)值分析,并初步研究了換熱器殼程的冷凝換熱特性。(1)模擬分析兩種換熱器殼程流場(chǎng)以及溫度場(chǎng)發(fā)現(xiàn),弓形折流板換熱器殼程內(nèi)流體呈“Z”字形流動(dòng),流體橫向沖刷管束,折流板背流面存在大面積流動(dòng)和傳熱死區(qū),而梅花形縱向折流板換熱器殼程流體呈縱向流動(dòng),沒(méi)有明顯的流動(dòng)停滯區(qū)域。在研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi),梅花形縱向折流板換熱器殼程壓降比弓形折流板換熱器平均低約25.89%,且兩種換熱器換熱性能十分接近。梅花形縱向折流板換熱器的綜合性能系數(shù)h/?p比弓形折流板換熱器平均高出約9.36%。(2)通過(guò)比較不同支撐板間距下的梅花形縱向折流板換熱器殼程流動(dòng)和換熱特性可得:支撐板間距小的換熱器換熱性能更高但同時(shí)殼程壓力損失也更大,板間距越大換熱器綜合性能越高。(3)分別模擬了ψ=0.13、ψ=0.173和ψ=0.215三種不同開(kāi)孔率下梅花形縱向折流板換熱器的流動(dòng)和換熱過(guò)程。計(jì)算結(jié)果表明:殼程流速越高,換熱器殼程壓降和換熱系數(shù)也越大,綜合壓降和換熱性能發(fā)現(xiàn)開(kāi)孔率高的換熱器有更好的綜合性能。(4)對(duì)開(kāi)孔率一定但通孔數(shù)量不同的換熱器進(jìn)行模擬計(jì)算,由模擬結(jié)果可知:換熱器殼程壓降、換熱管表面的平均對(duì)流換熱系數(shù)以及綜合性能系數(shù)都隨通孔數(shù)量的增加而減小。(5)分析了流速范圍為5 m/s~20 m/s時(shí)換熱器殼程內(nèi)的冷凝換熱特性,發(fā)現(xiàn)水蒸氣在換熱管表面的平均冷凝質(zhì)量流率M′_(H_2O)隨著殼程進(jìn)口流速的提高逐漸增大。
【關(guān)鍵詞】：梅花形縱向折流板換熱器 開(kāi)孔率 通孔數(shù) 綜合性能 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12
• 1.2 管殼式換熱器殼程強(qiáng)化換熱研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 梅花形縱向折流板換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬方法18-28
• 2.1 梅花孔整圓形支撐板設(shè)計(jì)18-21
• 2.1.1 梅花孔整圓形支撐板設(shè)計(jì)18-19
• 2.1.2 梅花形縱向折流板換熱器零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定19-21
• 2.2 數(shù)值模擬方法21-26
• 2.2.1 控制方程21-23
• 2.2.2 控制方程的離散23
• 2.2.3 湍流模型23-24
• 2.2.4 壁面處理方法24-26
• 2.3 本章小結(jié)26-28
• 第三章 梅花形縱向折流板換熱器與某小型弓形折流板換熱器數(shù)值模擬對(duì)比研究28-52
• 3.1 換熱器模型網(wǎng)格劃分與網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證28-32
• 3.1.1 網(wǎng)格劃分28-31
• 3.1.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證31-32
• 3.2 邊界條件與特性參數(shù)計(jì)算32-34
• 3.2.1 邊界條件設(shè)置32-33
• 3.2.2 特性參數(shù)計(jì)算33-34
• 3.3 數(shù)值計(jì)算模型可靠性驗(yàn)證34-36
• 3.3.1 模型驗(yàn)證計(jì)算34-35
• 3.3.2 驗(yàn)證結(jié)果分析35-36
• 3.4 梅花形縱向折流板換熱器與某小型弓形折流板換熱器對(duì)比模擬研究36-47
• 3.4.1 梅花形縱向折流板換熱器與小型弓形折流板換熱器殼程流場(chǎng)模擬結(jié)果對(duì)比分析37-41
• 3.4.2 梅花形縱向折流板換熱器與小型弓形折流板換熱器殼程溫度分布模擬結(jié)果對(duì)比分析41-43
• 3.4.3 梅花形縱向折流板換熱器與小型弓形折流板換熱器殼程壓力分布模擬結(jié)果分析43-47
• 3.5 梅花形縱向折流板換熱器與小型弓形折流板換熱器殼程流動(dòng)和換熱特性參數(shù)對(duì)比47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-52
• 第四章 梅花形縱向折流板換熱器性能分析52-72
• 4.1 支撐板間距對(duì)梅花形縱向折流板換熱器殼程流動(dòng)和換熱影響模擬計(jì)算52-59
• 4.1.1 不同支撐板間距換熱器UG模型52-53
• 4.1.2 殼程壓降分析53
• 4.1.3 換熱性能分析53-58
• 4.1.4 綜合性能分析58-59
• 4.2 開(kāi)孔率對(duì)梅花形縱向折流板換熱器殼程流動(dòng)和換熱影響模擬計(jì)算59-64
• 4.2.1 不同開(kāi)孔率支撐板UG模型59-60
• 4.2.2 不同開(kāi)孔率換熱器殼程流動(dòng)特性分析60-62
• 4.2.3 不同開(kāi)孔率換熱器殼程換熱特性分析62-64
• 4.2.4 綜合性能分析64
• 4.3 不同通孔數(shù)對(duì)梅花形縱向折流板換熱器殼程流動(dòng)和換熱影響模擬計(jì)算64-70
• 4.3.1 UG模型65
• 4.3.2 殼程流動(dòng)特性分析65-67
• 4.3.3 殼程換熱性能分析67-69
• 4.3.4 綜合性能分析69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 梅花形縱向折流板換熱器殼程冷凝換熱特性初步模擬研究72-78
• 5.1 冷凝模型及邊界條件72-75
• 5.1.1 CFX中的冷凝模型72-74
• 5.1.2 邊界條件74-75
• 5.2 計(jì)算結(jié)果分析75-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 總結(jié)與展望78-82
• 總結(jié)78-79
• 展望79-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：969074